碳纤维的现状与新发展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
sium and Exh ib ition ) 并参观了展览 , 会后又转赴日本 , 参
日本东邦 ( TO HO ) 公司 1 9 9 8 年碳纤维的生产能力将比
1 9 9 7 年增加 1 4 0 0 t。
美国卓尔泰克 ( ZOL T EK ) 公司对很多人来说比较 陌生 , 过去它的碳纤维无论从质量到产量都是无法和 日 本东丽公司、 日本东邦公司、 美国赫格里士 (H ERCU L ES) 公 司、美国阿莫科 (AM O CO ) 公司等相比 , 但近年来美国 卓尔泰克公司的碳纤维发展迅速 , 1 9 9 6 年该公司的碳纤 维年产量已经达到 1 3 5 0 t。 特别令人震惊的是今年 3 月 1 8 日 卓 尔 泰 克 公 司 宣 布 在 1997 年 将 新 建 5 条 碳 纤 维 生 产 线 , 三条在美国德克萨斯 ( T EXA S ) 州的亚平伦 (AB I2
9 0M Pa , 用 T 7 0 0S 预浸料按 0 - + 4 5 - 0 - - 4 5 - 0 铺层
4 大幅度降低碳纤维价格
碳纤维价格是制约碳纤维发展的主要因 素。 世界上 碳纤维生产公司都在致力于降低碳纤维价格 , 当前东丽 公司的 T - 3 0 0 ( 1 2K ) 每公斤约为 3 3 1 0 7 美元。 美国岩石 山 研究所 ( RO CKY M OU N TA I N I N ST ITU T E ) 对汽车工 业应用碳纤维作了研究分析 , 结论是“当碳纤维价格降 至每公斤 1 6 1 5 美元以下时 , 碳纤维与钢材相比就有竞争 性。 美国卓尔泰克公司碳纤维的售价是当前世界上最 便宜的 , 该公司生产的碳纤维 PAN EX 3 3 - 0 0 4 8 , 其售 价 当 前 是 每 公 斤 1 7 1 6 4 美 元。而 东 丽 公 司 的 T - 3 0 0
・3・
材料工程 1997年12期
1 2 5GPa、 断裂应变 1 1 3 % 、 层间剪切强度 1 1 0M Pa。 到目
表 2 东丽公司生产的主要碳纤维及其性能
T ab le 2 T he p rop erties of carbon fiber from TO RA Y
前为止 , T 3 0 0 碳纤维已累计生产超过了 15000t , 约占世 界碳纤维 份 额 的 3 0 % 。 T 3 0 0 碳 纤 维 已 广 泛 应 用 于 航 空、 航天工业 , 如制造像波音 7 5 7 的垂直尾翼和水平尾翼 , 以 及各种体育娱乐用品等。 表 1 碳纤维的生产能力发展的估计
和 M 3 0S 都是不打捻碳纤维 , 它们有较好的分散性 , 因 此 制成 的 预 浸 料 比 用 T 3 0 0 碳 纤 维 制 成 的 要 薄 , 加 工 性 能也较好; T 7 0 0S 和 2 5 0 0# 树 脂 复 合 成 的 T 7 0 0S 2 5 0 0 复合材料性能为: 纵向抗拉强度 2 4 5M Pa , 纵向抗压强度 ～ 1 4 5 0M Pa , 横向抗拉强度～ 6 5M Pa , 层间剪切强度～
L EN E ) 城 , 两条则在匈牙利的布达佩斯 (BU DA PEST )
观 访问 了 日 本 东 丽 公 司 东 京 总 部、 东 丽 公 司 爱 媛 工 厂、 东邦公司和日本石油株式会社等 , 了解到很多国外先进 材料技术的情况 , 特别是碳纤维的新进展和新动向。
2 碳纤维进入高速发展的新时期
1998年3月要建成一条年产1800 t 生产能力的碳纤维生
附近 , 每条碳纤维的生产能力为 4 5 0 t 年 , 因而 1 9 9 7 年总 生产能力增加2250t 而达到3600 t, 一跃而成为世界生 产碳纤维的最大集团之一。 卓尔泰克公司对世 界 上 碳 纤 维生产能力的发展作了估计 , 认为近二三年碳纤维的生 产能力每年将增加一万吨左右 , 对碳纤维的生产能力发 展的估计详见表 1。
M 3 0S 是 采 用 新 工 艺 的 新 产 品 , 它 们 有 较 高 的 抗 拉 强
度,
T 7 0 0S 的 抗 拉 强 度 达 4 9 0 0M Pa , M 3 0S 则 达
5 4 9 0M Pa , 抗 拉 模 量 相 应 为 2 3 0GPa 和 2 9 4GPa。 T 7 0 0S
3 T 7 0 0 将取代 T 3 0 0 成为最主要的碳纤维品种
日本东丽公司是世界上研制生产碳纤维最有代表 性 的公司之一 , 东丽公司过去生产的 T 3 0 0 是 应 用 得 最 广泛的代表性碳纤维 , 也是东丽公司生产的最重要的一 个 碳 纤 维 品 种。 T 3 0 0 与 1 7 7 ℃固 化 的 3 6 3 1 树 脂 复 合 后 ,
制 成高尔夫球杆 , 在 1 0ft - 1b 冲击条件下 , 其 Cha rp y 冲 击性约为 8 0kgf cm , 比用 T 3 0 0 碳 纤 维 制 成 的 高 出 一 倍 左右。 这两种碳纤维 都有 较 好 的 性 能 价 格 比 , 以 T 7 0 0S 为 例 , T 7 0 0S - 1 2K 和 T 3 0 0 - 1 2K 相比 , T 7 0 0S 的抗拉 强度比 T 3 0 0 增加约 4 0 % , 而价格只增加不到 1 0 % 。 表2 是东丽公司生产的主要碳纤维及其性能。 ・4・
8 0 年代 , 世界上碳纤维的年增长率约为 2 9 % , 1 9 9 0 年世界碳纤维总共消耗约 7 9 6 5 t。 但 9 0 年代初 , 随冷战的 结束和军费开支的削减 , 碳纤维的需求量一度受到严重 影 响 , 1 9 9 1 年 碳 纤 维 的 消 耗 量 降 至 7 2 0 0 t 左 右。 近年来 碳纤维需求量又不断增加。 国外预测 , 1 9 9 7～ 2 0 0 0 年碳 纤维的需求量随新应用领域的开发将会成倍增长 , 因此 国外碳纤维主要生产公司纷纷建立新的生产线 , 以扩大 其生产能力。 日本东丽 ( TO RA Y ) 公司在近二三年计划 将 碳 纤 维 的 产 量 扩 大 一 倍 左 右。 东丽公司爱媛工厂在
T 3 0 0 3 6 3 1 复合材料的拉伸强度为 1 7 4 0M Pa、拉伸模量
产 线, 这 将 是 世 界 上 生 产 能 力 最 大 的 一 条 碳 纤 维 生 产 线。 此外, 计划在美国 也 建 一 条 年 产 1800 t 生 产 能 力 的 生产线 , 打算在 1 9 9 9 年建成。 至此 , 到 1 9 9 9 年东丽集团 的 碳 纤 维 总 生 产 能 力 将 增 加 3 6 0 0 t 而 达 到 每 年 7 3 0 0 t。
T ab le 1 T he p roduction cap acity esti m ation of carbon fiber
纤维 每束纤抗拉强度抗拉模量延伸率单位长度质量 密度 牌号 维根数 M Pa
T 300 1000 3000 6000 12000 T 300J 3000 6000 12000 T 400H 3000 6000 T 700S 12000 T 800H 6000 12000 T 1000G 12000 M 35J M 40J M 46J M 50J M 55J M 60J M 30 6000 12000 6000 12000 6000 12000 6000 6000 3000 6000 1000 3000 6000 12000 M 30S M 30G M 40 18000 18000 1000 3000 6000 12000 M 50 1000 2450 490 015 5490 5100 2740 294 294 392 119 117 017 3920 294 113 4120 4020 3920 475 540 580 018 018 017 4210 436 110 4410 377 112 6370 4700 294 343 212 114 4900 5490 230 294 211 119 4410 250 118 4210 230 118 3530 GPa 230 % 115 g 1000m 66 198 396 800 198 396 800 198 396 8Байду номын сангаас0 223 445 485 225 450 225 450 223 445 216 218 100 200 56 160 330 640 745 745 61 182 364 728 60 1191 1173 1173 1181 1170 1188 1191 1194 1184 1177 1180 1175 1180 1181 1180 1178 g cm 3 1176
阿尔笛拉公司 其他公司 总 计
但 T 3 0 0 将 逐 步 被 T 7 0 0S 所 取 代。 东丽公司目前重 点 开 发 T 7 0 0S 和 M 3 0S 碳 纤 维。 该公司在爱媛的工厂 和在美国将新建成的两条生产能力各为 1 8 0 0 t 的碳 纤维 生 产 线 , 将 生 产 T 7 0 0S 和 M 3 0S 碳 纤 维。T 7 0 0S 和
[ 摘要 ] 碳纤维是先进复合材料最重要增强材料 , 世界各国对发展碳纤维都给予高度重视。 碳纤维在经
历 了 9 0 年 代 初 期 的 相 对 稳 定 期 后 , 进 入 了 一 个 高速发展的新阶段。 本文总结归纳国 外 碳 纤 维 的 现 状 及 其 新 发展。 关键词 碳纤维 原丝 丙烯腈 大丝束 低成本
[ Abstract ] Ca rbon fibers a re m o st i m po rtan t reinfo rcem en t s fo r advanced com po site m a teri2 a ls 1A ll over the w o rld p ay h igh a t ten t ion to the developm en t of them 1A fter undergo ing a rela t ive stab ility p eriod a t the beg inn ing of the n in t ies ca rbon fibers have en tered a new stage of h igh sp eed developm en t 1 In th is p ap er the p resen t sta tu s and new developm en t of ca rbon fibers ab road have been summ a rized 1
Keywords ca rbon fiber PAN p recu rso r fiber tow low 2co st
1 前言
1 9 9 7 年 5 月国防科工委组团参加了第 4 2 届 国 际 尖端 材 料 学 会 年 会 ( T he 4 2nd In terna tiona l SAM PE Sym po 2
碳 纤 维 的 现 状 与 新 发 展
碳纤维的现状与新发展
T he P re sen t S ta tu s and N ew P rog re ss of Ca rbon F ibe rs
赵稼祥 ( 北京材料工艺研究所)
Zhao J iax iang (B eijing R esea rch In st itu te of M a teria ls and T echno logy )
碳纤维生产公司 东丽公司 东邦公司 三菱公司 台塑公司 阿莫科公司 海克赛尔公司 卓尔泰克公司 阿克苏公司
SGL 公司
碳纤维的生产能力 ( t 年)
1997 3700 3700 1800 1800 1900 1800 3600 2100 2400 0 450 23250 1998 5500 5100 1800 3300 1900 1800 6750 2100 2700 400 450 31800 1999 7300 5100 1800 3300 1900 1800 14600 3500 2700 1000 450 43450
日本东邦 ( TO HO ) 公司 1 9 9 8 年碳纤维的生产能力将比
1 9 9 7 年增加 1 4 0 0 t。
美国卓尔泰克 ( ZOL T EK ) 公司对很多人来说比较 陌生 , 过去它的碳纤维无论从质量到产量都是无法和 日 本东丽公司、 日本东邦公司、 美国赫格里士 (H ERCU L ES) 公 司、美国阿莫科 (AM O CO ) 公司等相比 , 但近年来美国 卓尔泰克公司的碳纤维发展迅速 , 1 9 9 6 年该公司的碳纤 维年产量已经达到 1 3 5 0 t。 特别令人震惊的是今年 3 月 1 8 日 卓 尔 泰 克 公 司 宣 布 在 1997 年 将 新 建 5 条 碳 纤 维 生 产 线 , 三条在美国德克萨斯 ( T EXA S ) 州的亚平伦 (AB I2
9 0M Pa , 用 T 7 0 0S 预浸料按 0 - + 4 5 - 0 - - 4 5 - 0 铺层
4 大幅度降低碳纤维价格
碳纤维价格是制约碳纤维发展的主要因 素。 世界上 碳纤维生产公司都在致力于降低碳纤维价格 , 当前东丽 公司的 T - 3 0 0 ( 1 2K ) 每公斤约为 3 3 1 0 7 美元。 美国岩石 山 研究所 ( RO CKY M OU N TA I N I N ST ITU T E ) 对汽车工 业应用碳纤维作了研究分析 , 结论是“当碳纤维价格降 至每公斤 1 6 1 5 美元以下时 , 碳纤维与钢材相比就有竞争 性。 美国卓尔泰克公司碳纤维的售价是当前世界上最 便宜的 , 该公司生产的碳纤维 PAN EX 3 3 - 0 0 4 8 , 其售 价 当 前 是 每 公 斤 1 7 1 6 4 美 元。而 东 丽 公 司 的 T - 3 0 0
・3・
材料工程 1997年12期
1 2 5GPa、 断裂应变 1 1 3 % 、 层间剪切强度 1 1 0M Pa。 到目
表 2 东丽公司生产的主要碳纤维及其性能
T ab le 2 T he p rop erties of carbon fiber from TO RA Y
前为止 , T 3 0 0 碳纤维已累计生产超过了 15000t , 约占世 界碳纤维 份 额 的 3 0 % 。 T 3 0 0 碳 纤 维 已 广 泛 应 用 于 航 空、 航天工业 , 如制造像波音 7 5 7 的垂直尾翼和水平尾翼 , 以 及各种体育娱乐用品等。 表 1 碳纤维的生产能力发展的估计
和 M 3 0S 都是不打捻碳纤维 , 它们有较好的分散性 , 因 此 制成 的 预 浸 料 比 用 T 3 0 0 碳 纤 维 制 成 的 要 薄 , 加 工 性 能也较好; T 7 0 0S 和 2 5 0 0# 树 脂 复 合 成 的 T 7 0 0S 2 5 0 0 复合材料性能为: 纵向抗拉强度 2 4 5M Pa , 纵向抗压强度 ～ 1 4 5 0M Pa , 横向抗拉强度～ 6 5M Pa , 层间剪切强度～
L EN E ) 城 , 两条则在匈牙利的布达佩斯 (BU DA PEST )
观 访问 了 日 本 东 丽 公 司 东 京 总 部、 东 丽 公 司 爱 媛 工 厂、 东邦公司和日本石油株式会社等 , 了解到很多国外先进 材料技术的情况 , 特别是碳纤维的新进展和新动向。
2 碳纤维进入高速发展的新时期
1998年3月要建成一条年产1800 t 生产能力的碳纤维生
附近 , 每条碳纤维的生产能力为 4 5 0 t 年 , 因而 1 9 9 7 年总 生产能力增加2250t 而达到3600 t, 一跃而成为世界生 产碳纤维的最大集团之一。 卓尔泰克公司对世 界 上 碳 纤 维生产能力的发展作了估计 , 认为近二三年碳纤维的生 产能力每年将增加一万吨左右 , 对碳纤维的生产能力发 展的估计详见表 1。
M 3 0S 是 采 用 新 工 艺 的 新 产 品 , 它 们 有 较 高 的 抗 拉 强
度,
T 7 0 0S 的 抗 拉 强 度 达 4 9 0 0M Pa , M 3 0S 则 达
5 4 9 0M Pa , 抗 拉 模 量 相 应 为 2 3 0GPa 和 2 9 4GPa。 T 7 0 0S
3 T 7 0 0 将取代 T 3 0 0 成为最主要的碳纤维品种
日本东丽公司是世界上研制生产碳纤维最有代表 性 的公司之一 , 东丽公司过去生产的 T 3 0 0 是 应 用 得 最 广泛的代表性碳纤维 , 也是东丽公司生产的最重要的一 个 碳 纤 维 品 种。 T 3 0 0 与 1 7 7 ℃固 化 的 3 6 3 1 树 脂 复 合 后 ,
制 成高尔夫球杆 , 在 1 0ft - 1b 冲击条件下 , 其 Cha rp y 冲 击性约为 8 0kgf cm , 比用 T 3 0 0 碳 纤 维 制 成 的 高 出 一 倍 左右。 这两种碳纤维 都有 较 好 的 性 能 价 格 比 , 以 T 7 0 0S 为 例 , T 7 0 0S - 1 2K 和 T 3 0 0 - 1 2K 相比 , T 7 0 0S 的抗拉 强度比 T 3 0 0 增加约 4 0 % , 而价格只增加不到 1 0 % 。 表2 是东丽公司生产的主要碳纤维及其性能。 ・4・
8 0 年代 , 世界上碳纤维的年增长率约为 2 9 % , 1 9 9 0 年世界碳纤维总共消耗约 7 9 6 5 t。 但 9 0 年代初 , 随冷战的 结束和军费开支的削减 , 碳纤维的需求量一度受到严重 影 响 , 1 9 9 1 年 碳 纤 维 的 消 耗 量 降 至 7 2 0 0 t 左 右。 近年来 碳纤维需求量又不断增加。 国外预测 , 1 9 9 7～ 2 0 0 0 年碳 纤维的需求量随新应用领域的开发将会成倍增长 , 因此 国外碳纤维主要生产公司纷纷建立新的生产线 , 以扩大 其生产能力。 日本东丽 ( TO RA Y ) 公司在近二三年计划 将 碳 纤 维 的 产 量 扩 大 一 倍 左 右。 东丽公司爱媛工厂在
T 3 0 0 3 6 3 1 复合材料的拉伸强度为 1 7 4 0M Pa、拉伸模量
产 线, 这 将 是 世 界 上 生 产 能 力 最 大 的 一 条 碳 纤 维 生 产 线。 此外, 计划在美国 也 建 一 条 年 产 1800 t 生 产 能 力 的 生产线 , 打算在 1 9 9 9 年建成。 至此 , 到 1 9 9 9 年东丽集团 的 碳 纤 维 总 生 产 能 力 将 增 加 3 6 0 0 t 而 达 到 每 年 7 3 0 0 t。
T ab le 1 T he p roduction cap acity esti m ation of carbon fiber
纤维 每束纤抗拉强度抗拉模量延伸率单位长度质量 密度 牌号 维根数 M Pa
T 300 1000 3000 6000 12000 T 300J 3000 6000 12000 T 400H 3000 6000 T 700S 12000 T 800H 6000 12000 T 1000G 12000 M 35J M 40J M 46J M 50J M 55J M 60J M 30 6000 12000 6000 12000 6000 12000 6000 6000 3000 6000 1000 3000 6000 12000 M 30S M 30G M 40 18000 18000 1000 3000 6000 12000 M 50 1000 2450 490 015 5490 5100 2740 294 294 392 119 117 017 3920 294 113 4120 4020 3920 475 540 580 018 018 017 4210 436 110 4410 377 112 6370 4700 294 343 212 114 4900 5490 230 294 211 119 4410 250 118 4210 230 118 3530 GPa 230 % 115 g 1000m 66 198 396 800 198 396 800 198 396 8Байду номын сангаас0 223 445 485 225 450 225 450 223 445 216 218 100 200 56 160 330 640 745 745 61 182 364 728 60 1191 1173 1173 1181 1170 1188 1191 1194 1184 1177 1180 1175 1180 1181 1180 1178 g cm 3 1176
阿尔笛拉公司 其他公司 总 计
但 T 3 0 0 将 逐 步 被 T 7 0 0S 所 取 代。 东丽公司目前重 点 开 发 T 7 0 0S 和 M 3 0S 碳 纤 维。 该公司在爱媛的工厂 和在美国将新建成的两条生产能力各为 1 8 0 0 t 的碳 纤维 生 产 线 , 将 生 产 T 7 0 0S 和 M 3 0S 碳 纤 维。T 7 0 0S 和
[ 摘要 ] 碳纤维是先进复合材料最重要增强材料 , 世界各国对发展碳纤维都给予高度重视。 碳纤维在经
历 了 9 0 年 代 初 期 的 相 对 稳 定 期 后 , 进 入 了 一 个 高速发展的新阶段。 本文总结归纳国 外 碳 纤 维 的 现 状 及 其 新 发展。 关键词 碳纤维 原丝 丙烯腈 大丝束 低成本
[ Abstract ] Ca rbon fibers a re m o st i m po rtan t reinfo rcem en t s fo r advanced com po site m a teri2 a ls 1A ll over the w o rld p ay h igh a t ten t ion to the developm en t of them 1A fter undergo ing a rela t ive stab ility p eriod a t the beg inn ing of the n in t ies ca rbon fibers have en tered a new stage of h igh sp eed developm en t 1 In th is p ap er the p resen t sta tu s and new developm en t of ca rbon fibers ab road have been summ a rized 1
Keywords ca rbon fiber PAN p recu rso r fiber tow low 2co st
1 前言
1 9 9 7 年 5 月国防科工委组团参加了第 4 2 届 国 际 尖端 材 料 学 会 年 会 ( T he 4 2nd In terna tiona l SAM PE Sym po 2
碳 纤 维 的 现 状 与 新 发 展
碳纤维的现状与新发展
T he P re sen t S ta tu s and N ew P rog re ss of Ca rbon F ibe rs
赵稼祥 ( 北京材料工艺研究所)
Zhao J iax iang (B eijing R esea rch In st itu te of M a teria ls and T echno logy )
碳纤维生产公司 东丽公司 东邦公司 三菱公司 台塑公司 阿莫科公司 海克赛尔公司 卓尔泰克公司 阿克苏公司
SGL 公司
碳纤维的生产能力 ( t 年)
1997 3700 3700 1800 1800 1900 1800 3600 2100 2400 0 450 23250 1998 5500 5100 1800 3300 1900 1800 6750 2100 2700 400 450 31800 1999 7300 5100 1800 3300 1900 1800 14600 3500 2700 1000 450 43450